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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Lenkung eines Modellfahrzeuges mit den in Anspruch 1 und Anspruch 14 genannten Merkmalen.
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Für Modellfahrzeuge sind unterschiedlichste Lenkungen bekannt. So können Modellfahrzeuge mit einem zugeordneten Antrieb unter anderem mechanisch über Seilzüge, ein Gestänge oder ähnliche Vorrichtungen gelenkt werden. Dabei kann die Steuerung durch den Benutzer auch über Funk erfolgen. Dabei kann die Fahrtrichtung des Modellfahrzeuges in der Regel unabhängig vom zu befahrenden Gelände eingestellt werden.
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Der Nachteil bei der vorgenannten Art von Lenkungen ist jedoch, dass ein Benutzer zu einer bestimmten Zeit lediglich ein Fahrzeug steuern kann. Die gleichzeitige Steuerung mehrerer Fahrzeuge würde den Benutzer in der Regel überfordern.
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Zur Ermöglichung der gleichzeitigen Betätigung mehrerer Fahrzeuge durch einen Benutzer sind neben mechanischen Führungen und Stromabnahmekontakten auch mechanische Lenkkontakte bekannt, die bei Abweichung des Fahrzeugs von der vorgeschriebenen Bahn durch Berühren mit den stromleitenden Schienen der Fahrbahn Regelimpulse aussenden, die auf das Lenkgestänge der Fahrzeuge übertragen werden. Eine solche Anordnung ist jedoch sehr teuer und kompliziert aufgebaut und infolgedessen auch störanfällig. Noch aufwendiger ist es, neben den den Antriebsmotor des Fahrzeugs speisenden Stromschienen der Fahrbahn weitere Stromschienen zur Führung von Strom für eine Lenkeinrichtung vorzusehen.
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Zur Überwindung der vorgenannten Nachteile wird in der
DE 1 603 631 A ein Modellfahrzeug beschrieben, an dessen Unterseite in einem Abstand vor dessen Triebrädern ein Magnetkopf angeordnet und in die Fahrbahn ein mit dem Magnetkopf zusammenwirkender Streifen eingebettet ist, der aus einem magnetisch wirksamen Werkstoff besteht.
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An die Stelle der mechanischen Führung des Fahrzeugs tritt hier unmittelbar die zwischen dem Fahrbahnstreifen und dem Magnetkopf wirkende Magnetkraft, ohne dass etwa durch magnetische Regelimpulse noch eine Lenkung betätigt werden müsste. Durch die Anordnung des Magnetkopfes vor dem oder den Triebrädern folgt das Fahrzeug dem Verlauf des in die Fahrbahn eingebetteten Streifens, ohne dass diese Einwirkung zugleich für den Betrachter sichtbar ist.
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Eine Lenkung für Modellfahrzeuge der vorgenannten Art ist ebenfalls aus
DE 34 09 975 A1 bekannt, bei welcher ein über der Straßendecke angeordneter, einem Eisendraht als Spurführung folgender Magnet über ein Hebelgestänge einer Achsschenkellenkung der Fahrzeugvorderräder antreibt.
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Um das Fahr- und Lenkverhalten bei Modellfahrzeugen dem tatsächlichen Fahrverhalten von Brauchfahrzeugen in möglichst getreuer Weise nachempfinden zu können, wird in dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 86 15 393 U1 eine Lenkung für Modellfahrzeuge beschrieben, bei welcher die Räder des lenkbaren Radsatzes, insbesondere die Räder des Frontsatzes tragenden Achsschenkel, in einem am Fahrzeugboden angeordneten Lagerbock durch von den Außenschenkeln ausgehende, mittels einer Spurstange verbundenen Lenker gleichsinnig verschwenkbar gelagert sind und in der Mitte des Lagerbocks ein sich in Fahrtrichtung des Fahrzeuges erstreckender, am freien Ende mit einem Permanentmagneten bestückter Ausleger aus nichtleitendem Material verschwenkbar gelagert ist, welcher in der Mitte der Spurstange angreifend drehbeweglich mit der Spurstange verbunden ist. Die Lenkung des Fahrzeuges selbst erfolgt also durch den Radsatz, dessen Verschwenken entsprechend dem Verlauf des Spurdrahtes durch den in Wechselwirkung mit dem Spurdraht stehenden Permanentmagneten bewirkt wird. Daraus resultiert ein Fahrverhalten des Modellfahrzeuges, das dem tatsächlichen Fahrverhalten entsprechender Brauchfahrzeuge entspricht.
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Weiterhin schlägt
DE 296 01 716 U1 vor, anstatt des bisher verwendeten Eisendrahtes als Spurdraht einen als Magnetfolie ausgebildeten Magnetstreifen zu verwenden, welchem der Magnet des Modellfahrzeuges zugeordnet ist. Hierdurch sollen die Führungseigenschaften, insbesondere beim Abbremsen und beim Kurvenfahren, verbessert werden und die vorgegebene Spur oder die Straße durch das Modellfahrzeug besser nachempfunden werden können, da die Kombination des Magnetstreifens mit dem Permanentmagneten des Modellfahrzeuges bereits bei kleinen Volumina, insbesondere des Permanentmagneten, eine vergleichsweise starke magnetische Anzugskraft und in der Folge erheblich verbesserte Führungseigenschaften des Modellfahrzeuges gewährleistet.
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In
US 3 596 401 A wird eine Lenkung für ein Modellfahrzeug beschrieben, bei der ein um eine Achse drehbar gelagerter Stabmagnet verwendet wird. Die Pole des Magneten übernehmen jeweils die Funktion „Abtasten“ und „Steuern“. Der obere Pol des Magneten steuert zwei Magnetschalter, die für die Lenkung des Fahrzeuges in Kurven vorgesehen sind, wobei hier jeweils nur eine Reduktion oder ein Stoppen der Geschwindigkeit des kurveninneren Rades erreicht werden kann.
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Nachteilig am vorgenannten Stand der Technik ist, dass die vorgeschlagenen Lenkungen lediglich für Fahrzeuge mit Räderfahrwerk, jedoch nicht für Fahrzeuge mit Ketten- oder Raupenfahrwerk Anwendung finden können. Weiterhin nachteilig ist es, dass der zur Abtastung vorgesehene, in der Regel als Permanentmagnet ausgebildete Magnet in den vorgeschlagenen Lösungen nach dem Stand der Technik in einem bestimmten Abstand vor der ersten Vorderachse des Modellfahrzeuges (in Fahrtrichtung) angeordnet sein muss, um eine rechtzeitige Führung der Lenkstange auch bei engen Kurven gewährleisten zu können. Dies ist deshalb nachteilig, da das Modellfahrzeug mit einem vor der Vorderachse angeordneten Abtastmagneten an bestimmten Hindernissen hängenbleiben kann (z.B. an in Fahrzeugmitte im Untergrund befindliche Erhöhungen). Hierdurch ist die Beweglichkeit und vor allem die Geländetauglichkeit (im Sinne einer Modellanlage) solcher Fahrzeuge deutlich eingeschränkt. Weiterhin wird der vor der Vorderachse angeordnete Permanentmagnet einer Nachbildung eines realen Fahrzeuges entgegenwirken, da die Sichtbarkeit des Abtastmagneten nicht den wirklichen Gegebenheiten entspricht. Insofern ist es besonders wünschenswert, einen Abtastmagneten auch unter dem Fahrzeug, also hinter der Vorderachse führen zu können. Dies ist jedoch mit den bekannten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik aufgrund der eingeschränkten Beweglichkeit der Lenkstange und somit der Notwendigkeit der Führung des Abtastmagneten vor der Vorderachse zur Bewältigung enger Kurven nicht möglich.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lenkung für Modellfahrzeuge anzugeben, welche sowohl für Räder als auch für Ketten- oder Raupenmodellfahrzeuge einsetzbar ist und das Befahren auch sehr enger, durch den Spurdraht vorgegebener, Kurven erlaubt. Weiterhin soll ein Abtastmagnet nicht vor der Vorderachse des Modellfahrzeuges geführt werden müssen und vertikal ausweichen können, um so die Geländetauglichkeit, vor allem das Überwinden von Hindernissen, gewährleisten zu können.
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Weiterhin soll ein Verfahren zur Lenkung eines Modellfahrzeuges angegeben werden, welches die Nachteile des Standes der Technik eliminiert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 (Vorrichtungsanspruch) und die Merkmale des Anspruchs 14 (Verfahrensanspruch). Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die erfindungsgemäße Lenkung auf Basis eines dem Modellfahrzeug zugeordneten, in Wechselwirkung mit einem Spurdraht stehenden Permanentmagneten sowohl für Räder- als auch für Ketten- oder Raupenfahrzeuge geeignet ist. Dazu wird ein auf einen Spurdraht und/oder einen Spurmagnetstreifen ansprechenden, schwenkbar auf einem Hebelarm angeordneter Abtastmagnet, dessen vertikale Drehachse des Hebelarms vom Abtastmagneten beabstandet ist, mit einem zweiten Hebelarm fest verbunden, wobei auf dem zweiten schwenkbar angeordneten Hebelarm ein Steuermagnet angeordnet ist und das Modellfahrzeug mit mindestens zwei Motoren im seitlichen Schwenkbereich des Steuermagneten auf jeder Fahrzeugseite jeweils drei Magnetschalter aufweist, wobei ein innerer Magnetschalter für eine Reduktion, ein mittlerer Magnetschalter für ein Abschalten und ein äußerer Magnetschalter für eine Umkehr des Motorantriebes des Motors auf der betreffenden Fahrzeugseite vorgesehen ist, welche im Bereich des magnetischen Feldes des Steuermagneten angeordnet sind. Der an einem drehbeweglich gelagerten Hebelarm angeordnete Abtastmagnet wird entsprechend einem ihm zugeordneten Spurdraht ausgelenkt.
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Der mit dem Hebelarm des Abtastmagneten fest verbundene Hebelarm eines Steuermagneten wird durch die Auslenkung des Hebelarms des Abtastmagneten ebenfalls ausgelenkt (oder verbleibt bei gleichbleibender Streckenführung des Spurdrahtes in seiner Lage). Ein auf dem zweiten Hebelarm angeordneter Steuermagnet wird hierdurch derart über einen Magnetschalter bewegt, so dass dieser Magnetschalter umschaltet. Diese Umschaltung kann entsprechend der durchzuführenden Richtungsänderung entweder eine Verlangsamung, eine Abschaltung, eine Umkehrung oder eine Beschleunigung des Motors für das korrespondierende Rad und/oder die korrespondierende Kette/Raupe bewirken.
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Entsprechend der Richtungsänderung des Spurdrahtes wird also nicht nur der Abtastmagnet, sondern ebenfalls der mit dem Abtastmagneten verschwenkte Steuermagnet bewegt. Durch diese Bewegung wird der für die entsprechende Kurvigkeit geeignete Magnetschalter zum Umschalten gebracht. Dieses Umschalten bewirkt eine entsprechend der Kurvigkeit angemessene Geschwindigkeitseinstellung des jeweiligen Rades bzw. der jeweiligen Kette/Raupe. Hierdurch können also sowohl Raupen-/Kettenfahrzeuge als auch Räderfahrzeuge als auch Halbkettenfahrzeuge und/oder andere mit Ketten und/oder Rädern fortbewegte Maschinen in die durch den Spurdraht vorgegebene Richtung gelenkt werden.
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Dabei kann es erfindungsgemäß bei besonders scharfen Kurven und/oder einer hohen Geschwindigkeit vorgesehen werden, dass das Rad bzw. die Kette/Raupe einer Seite vollständig zum Stillstand gebracht oder in entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Hierdurch kann das Modellfahrzeug eine besonders enge Kurve fahren bzw. eine Drehung auf der Stelle durchführen. Hierdurch ist es insbesondere möglich, den den Abtastmagneten tragenden Hebelarm nicht vor der Vorderachse, sondern hinter der Vorderachse anzuordnen.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Hebelarm des Abtastmagneten federnd ausgeführt. Hierdurch wird es insbesondere gewährleistet, dass das Modellfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Lenkung an Hindernissen nicht hängenbleibt. Weiterhin kann der Hebelarm hinter der Vorderachse, also unter dem Fahrzeug, angeordnet werden und ist somit verdeckt. Dies ist bei Modellfahrzeugen, insbesondere wegen der möglichst getreuen Nachbildung zu Originalfahrzeugen, oft wünschenswert.
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Der Magnetschalter ist vorzugsweise ein Magnetumschalter. Dieser Magnetumschalter ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante ein Reedschalter. Der Magnetschalter ist vorzugsweise entsprechend seiner Einstellung für die Kurvigkeit mit mindestens zwei Motoren, mindestens einem Widerstand, mindestens einer Energieversorgung und/oder mindestens einem Transistor elektrisch verbunden. Die mindestens zwei Motoren sind mit jeweils mindestens einer Kette und/oder mindestens einem Rad des Modellfahrzeuges verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Drehachse des Hebelarms des Abtastmagneten mit der Drehachse des Hebelarms des Steuermagneten identisch. Ferner ist sowohl der Abtastmagnet als auch der Steuermagnet in der Ausgangslage für den Geradeauslauf des Modellfahrzeuges von dessen Front hinter der Drehachse in der Fahrzeugmitte angeordnet. Weiterhin weist der Abtastmagnet vorzugsweise einen größeren Abstand von seiner Drehachse als der Steuermagnet auf. Zur Überwindung von Hindernissen ist der Hebelarm des Abtastmagneten vorzugsweise vertikal schwenkbar angeordnet. Der Hebelarm des Steuermagneten ist dagegen vertikal fest arretiert. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass der Steuermagnet stets den gleichen Abstand zum jeweiligen Magnetschalter besitzt, um das Umschalten der Magnetschalter sicher gewährleisten zu können.
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Das Modellfahrzeug weist im seitlichen Schwenkbereich des Steuermagneten zu jeder Seite drei Magnetschalter auf, wobei der jeweils innerste Magnetschalter eine Reduktion der Motorgeschwindigkeit, der jeweils zweitinnerste (mittlere) Magnetschalter ein Abschalten des Motors und der äußerste Magnetschalter eine Umkehr des Motorenantriebs bewirken.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Lenkung für ein auf mindestens zwei Ketten und/oder mindestens zwei Rädern fahrendes Modellfahrzeug mit mindestens zwei Motoren durch Abtasten einer durch einen Spurdraht und/oder einen Spurmagnetstreifen vorgegebene Fahrtrichtung mittels eines schwenkbar auf einem Hebelarm angeordneten Abtastmagneten, wird ein auf einen zweiten Hebelarm schwenkbar angeordneter Steuermagnet mittels der auf den Abtastmagnet wirkenden magnetischen Kräfte zu einem von pro Fahrzeugseite jeweils drei im seitlichen Schwenkbereich des Steuermagneten angeordneten Magnetschaltern verschwenkt und hierdurch die Geschwindigkeit des die Kette und/oder das Rad antreibenden Motors der betreffenden Fahrzeugseite entsprechend der Auslenkung des Abstastmagneten verändert, wobei jeweils einer der drei Magnetschalter die Geschwindigkeit reduziert, abschaltet oder reversiert. Dabei werden die auf den Abtastmagneten wirkenden magnetischen Kräfte mittels eines dem Abtastmagneten zugeordneten Hebelarmes auf einen dem Steuermagneten zugeordneten Hebelarm übertragen.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1: einen schematischen Seitenschnitt eines Modellfahrzeuges mit erfindungsgemäßer Lenkung,
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2: eine schematische Draufsicht eines Modellfahrzeuges mit erfindungsgemäßer Lenkung,
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3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkung bei Geradeauslauf des Modellfahrzeuges,
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4: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkung in einer ersten Linksfahrstellung (etwas nach links),
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5: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkung in einer zweiten Linksfahrstellung (stark nach links),
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6: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkung in einer dritten Linksfahrstellung (nach links auf der Stelle drehen).
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1 zeigt einen schematischen Seitenschnitt eines Modellfahrzeuges 10. Das Modellfahrzeug 10 bewegt sich auf dem Untergrund 16 in Fahrtrichtung 12 (vorwärts). Dabei verfügt das Modellfahrzeug 10 über zwei Ketten 14, welche die Antriebskräfte des Motors in die Bewegung des Modellfahrzeuges umsetzen. Der auf dem um die Drehachse 22 drehbeweglich gelagerten Hebelarm 26 angeordnete Abtastmagnet 18 ist federnd ausgeführt, so dass der Hebelarm 26 nicht nur seitlich (bezogen auf die Fahrtrichtung) verschwenkt werden kann, sondern auch höhenbeweglich ist. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da somit der Abtastmagnet 18 auch Hindernissen ausweichen kann. Der Hebelarm 26 ist mit dem Hebelarm 28 des Steuermagneten 20 horizontal fest verbunden. Dies führt dazu, dass der dem im Untergrund 16 befindlichen (hier nicht dargestellten) Spurdraht folgende Abtastmagnet 18 im Falle einer Kurve eine Schwenkbewegung des Hebelarms 26 bewirkt und diese zu einer gleichgerichteten Schwenkbewegung des Hebelarms 28 und damit des Steuermagneten 20 führt.
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In 2 ist eine Draufsicht auf ein Modellfahrzeug 10 mit einer erfindungsgemäßen Lenkung schematisch dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich das Modellfahrzeug 10 im Geradeauslauf. Hierfür sind die fest horizontal miteinander verbundenen Hebelarme 26 und 28 von der Front des Fahrzeuges aus direkt hinter der Drehachse 22 (in der Fahrzeugmitte) angeordnet bzw. ausgerichtet. Erhält nun der im Untergrund befindliche (hier nicht dargestellte) Spurdraht einen kurvigen Verlauf, so wird sich der Abtastmagnet 18 diesem Verlauf aufgrund der zwischen dem Spurdraht und dem Abtastmagneten 18 wirkenden Magnetkräfte in eine (dem Spurdraht folgende) Richtung verschwenken. Der über die Hebelarme 26, 28 fest und ebenfalls drehbeweglich gelagerte Steuermagnet 20 wird hierdurch in die gleiche Richtung wie der Abtastmagnet 18 verschwenkt werden. Dadurch wird der Steuermagnet 20 über einen der Reedschalter 24 bewegt, wodurch der jeweilige Reedschalter umgeschaltet wird. Nimmt der Spurdraht nun einen linkskurvigen Verlauf, so wird auch der Abtastmagnet 18, und mit ihm aufgrund der horizontal festen Verbindung über die Hebelarme 26, 28 ebenfalls der Steuermagnet 20 nach links schwenken und ab einer bestimmten Kurvigkeit des Spurdrahtes den innersten, linksseitigen (in Fahrtrichtung) Reedschalter 24 erreichen, welcher daraufhin umschaltet. Dadurch wird der jeweilige, in diesem Fall der linke Fahrmotor 34 in der Spannung durch einen Widerstand 32, und somit in der Drehzahl herabgesetzt, wie in 4 dargestellt ist. Daher fährt die rechte Kette weiterhin mit voller, jedoch die linke Kette nun mit verringerter Geschwindigkeit. Hierdurch wird das Modellfahrzeug 10 dem Kurvenverlauf des Spurdrahtes folgend nach links fahren. Die Linksfahrbewegung des Modellfahrzeuges 10 hält so lange an, bis sich das Modellfahrzeug 10 wieder mittig über dem Spurdraht befindet, so dass sich der Steuermagnet 20 nicht mehr über dem innersten Reedschalter 24 befindet und deshalb dieser Reedschalter 24 aufgrund der fehlenden Magnetkraft wieder in seine ursprüngliche Stellung zurückschaltet. Das Zurückschalten erfolgt, sobald der Überdeckungsbereich von Steuermagnet 20 und Reedschalter 24 wieder aufgehoben ist. Durch das Zurückschalten des Reedschalters 24 wird die linke Welle wieder mit der ursprünglichen Geschwindigkeit angetrieben und das Fahrzeug setzt nun seine Fahrt in korrigierter Richtung im Geradeauslauf fort, wie in 3 schematisch dargestellt ist. Reicht die nach obigem Beispiel in 4 dargestellte verringerte Geschwindigkeit der linken Kette für die Lenkbewegung nicht aus, das heißt, die Kurve ist zu stark, so wird der Abtastmagnet 18, und mit ihm der Steuermagnet 20 weiter ausgelenkt und erreicht den mittleren linken Reedschalter 24. Durch das Umschalten dieses mittleren linken Reedschalters 24 wird der linke Fahrmotor 34 vollständig abgeschaltet, wie in 5 dargestellt ist. Die linke Kette 14 steht, wobei die rechte Kette mit unverminderter Geschwindigkeit angetrieben wird. Das Modellfahrzeug 10 lenkt daher stärker ein und wird solange nach links verdreht bis der Abtastmagnet 18 und damit der Steuermagnet 20 soweit zurück bewegt ist, das der mittlere linke Reedschalter 24 wieder ausschaltet und der innere Reedschalter 24 wieder einschaltet. Das Modellfahrzeug 10 setzt seine Fahrt in dieser ersten Lenkstellung bei korrigierter Richtung fort, bis auch diese Lenkbewegung nicht mehr nötig ist und abgeschaltet wird.
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Werden noch kleinere Kurvenradien befahren, und muss das Modellfahrzeug 10 daher auf der Stelle drehen, wird der Abtastmagnet 18 und mit ihm der Steuermagnet 20 dem Spurdraht folgend derart weit ausgelenkt, so dass der Steuermagnet 20 eine Überdeckung mit dem äußersten Reedschalter 24 erfährt. Das heißt, dass der Steuermagnet 20 über den mittleren Reedschalter hinaus zum äußeren Reedschalter 24 ausgelenkt wird. Dadurch wird ein Umschalten des äußeren Reedschalters 24 bewirkt, wodurch über eine Transistorschaltung (bestehend aus den Transistoren 30) die Polung und somit die Drehrichtung der linken Kette umgedreht wird. Hierdurch laufen die Ketten in entgegengesetzter Richtung und das Modellfahrzeug 10 dreht auf der Stelle, bis die Ausrichtung des Fahrzeuges derart weit korrigiert und dem Verlauf des Spurdrahtes angepasst ist, dass die Überdeckung des Steuermagneten 20 mit dem äußersten Reedschalter 24 aufgehoben wird. Der Steuermagnet 20 befindet sich jetzt in der zweiten Lenkstellung, das heißt in der Überdeckung mit dem mittleren linken Reedschalter. Entsprechend der Führung des Spurdrahtes wird so ein Einstellen der entsprechenden Lenkstellungen erreicht. Dabei kann sich entsprechend dem Kurvenverlauf der Vorgang etliche Male und in unterschiedlichsten Mischformen entsprechend der Länge und dem Radius der Kurven wiederholen.
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Bei Halbkettenfahrzeugen kann eine Kombination von Lenkungen nach dem Stand der Technik und der erfindungsgemäßen Lenkung vorgenommen werden. Halbkettenfahrzeuge besitzen sowohl lenkbare Vorderräder als auch Raupen/ Ketten. Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass der am Hebelarm angeordnete Abtastmagnet eine Achsschenkellenkung für die Vorderräder antreibt. Gleichzeitig kann die Geschwindigkeit der zu lenkenden Raupen erfindungsgemäß über einen Steuermagneten geregelt werden. Es ist aber auch denkbar, dass sowohl Räder als auch Raupen erfindungsgemäß über einen Steuermagneten geregelt werden.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Kombination und Modifikation der genannten Mittel und Merkmale weitere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
